[发明专利]一种三维打蜡打印机及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种三维打印机的蜡传输和打印结构，更具体的说，本发明涉及一种用于机械工程技术领域的新型三维打蜡打印机及其使用方法。 

背景技术

目前的三维打蜡打印机，大多是采用气压沉积技术或熔融沉积技术，即将颗粒状的热熔性材料加热融化，通过带有一个微细喷嘴的喷头挤出来。所述的喷头可沿X、Y轴的方向移动，而工作台则沿Z轴方向上下移动。如果热熔性材料的温度始终稍高于固化温度且成型部分的温度稍低于固化温度，就能保证热熔性材料挤出喷嘴后便可随即与前一层面的沉积熔结在一起。当一个层面的沉积完成后，工作台沿预定的增量下降一个层的厚度，再继续熔喷沉积，直至完成整个实体造型的打印。 

所述气压沉积技术的工艺过程是：将成型材料加热到呈低粘度的熔融状态，采用压缩空气作为动力源，将熔融材料由喷头挤出。 

所述熔融沉积技术的工艺过程是：将实芯丝材原材料缠绕在供料辊上，由电机驱动供料辊旋转并利用所述供料辊和丝材之间的摩擦力使丝材向喷头的出口送进。为使丝材能顺利、准确地由供料棍送到喷头的内腔，在所述供料棍与喷头之间设置有一个采用低摩擦材料制成的导向套，喷头的前端设置有可使丝材被加热熔融（融模铸造蜡丝的熔融温度为74℃，机加工蜡丝的熔融温度为96℃，聚烯烃树脂丝为106℃，聚酰胺丝为155℃）的电阻丝式加热器，熔融的丝材通过喷头出口（内径为0.25～1.32mm，随材料种类和送料速度而定）涂覆至工作台上，并在冷却后形成界面轮廓。 

前述两种沉积技术存在的问题如下： 

（1）在气压沉积技术中，作为动力源的空气压缩设备体积大而复杂，生产出的打印机也相应的体积比较大且结构复杂。此外，由于采用气体提供动力，故储料罐必须密封，所以，当遇到打印过程较长的情况时，无法及时向储料罐中填充原料，只能等储料罐中的原料用完才可以填充。 

（2）在熔融沉积技术中，使原料熔融的加热器功率不可能太大，故所用的丝材一般为熔点不太高的热塑性塑料或蜡，但蜡质成丝后的强度很低，无法通过供料辊向喷头的出口处传送。 

为了解决以上的问题（2），本领域人员研究了一种利用螺杆进行蜡传输的方法，即利用螺杆旋转时产生的压力将颗粒状的蜡运送至喷头处，并将加热器安装在运送过程中或喷头部位，使颗粒状的蜡经加热后成为熔融状，再利用螺杆的压力将熔融的蜡挤出，但这一方法仍然存在缺陷： 

（1）由于打印机的喷头较小，加之打印产品的精度需要控制，故喷头内的螺杆设计不仅微小而且其结构必须精细，因此，螺杆的制造精度不易保证。 

（2）考虑的熔融状蜡的挤压力和回流情况，同一根螺杆必须进行分段设计和加工，且每一段的直径、槽深和旋转角都不相同，因此，螺杆的制造成本非常高，致使打印机的成本也随之提高。 

发明内容

本发明所要解决的问题就是克服现有技术的诸多缺陷，并为此提供一种改变了蜡的状态及传输方式、且在不改变打印精度的条件下降低制造成本的三维打蜡打印机及其使用方法。 

本发明的技术方案是： 

一种三维打蜡打印机，包括机架，所述机架的上层设置有两两相对并组成矩形框架的X方向移动轴和Y方向移动轴，所述的X方向移动轴和Y方向移动 轴上分别设置有滑块，两个所述X方向移动轴2之间通过所述的滑块安装Y方向导轨，两个所述Y方向移动轴之间通过所述的滑块安装X方向导轨，所述的Y方向导轨和X方向导轨的叠交处设置有可分别沿X方向移动轴或Y方向移动轴在Y方向导轨或X方向导轨上移动的打印机喷头，所述的打印机喷头通过输料管连接安装在所述机架下层的储料罐，所述的储料罐连接蠕动泵，所述机架的上层和下层之间安装有两个位置相对的Z方向移动丝杠，所述的Z方向移动丝杠由Z方向移动控制电机驱动并与工作台构成移动副。 

一种三维打蜡打印机的使用方法包括如下步骤： 

（1）组装好打印机； 

（2）将蜡、酒精和环己烷按一定比例放入储料罐中混合搅拌为蜡的混合溶液并确保蜡的完全融化； 

（3）打开打印机开关并设置蠕动泵的转速，确保所述蠕动泵的传送量和所述打印机喷头的挤出量相等； 

（4）调整好工作台的高度位置； 

（5）根据打印机的内部程序调整好打印机喷头的初始位置并开始打印，使所述的打印机喷头按照电脑显示的切好层面上图形的平面坐标沿X方向导轨和Y方向导轨移动并打印图形；